三相催化反应

三相床中合成甲醇和二甲醚
房鼎业丁百全
（华东理工大学化工学院上海 200237）
近年来，对气液固三相催化反应的研究、开发与应用已成为国内外众多学者、工程技术人员特别关注的一个方面。

本文叙述气液固三相催化反应技术的主要特点和应用领域，并着重介绍三相床甲醇合成和二甲醚（DME）合成的试验研究内容和成果。

1 气液固三相催化反应技术的特点与应用
1.1 三相床反应工程的基本概念
反应物系中同时存在气、液、固三相的化学反应称气液固三相反应，若其中催化剂为固相，称气液固三相催化反应。

进行气液固三相反应的设备称为三相床反应器。

气液固三相催化反应分为3类（见表1）。

表1 三相催化反应的分类
气相液相固相实例
(1) 反应物产物催化剂合成气的FT反应
(2) 反应物产物反应物，催化剂煤直接加氢
(3) 反应物，产物惰性热载体催化剂三相床中合成二甲醚
1.2 三相床反应过程的主要特点（以三相床合成甲醇与二甲醚为例）（1）床层的等温性
由于有导热系数大、热容大的液相产物或惰性液相热载体和存在高度湍动的气－液－固三相，导致反应热迅速分散和传向冷却介质，使得床层接近等温。

（2）反应的高效性
由于气液固三相床中一般采用60~120目甚至更小的细颗粒催化剂，催化剂内表面积利用率高，可获得较大的原料气转化率和转化量。

（3）原料的适应性
由于有优良的传热性能和合理的副产蒸汽配置，使得液相合成气制甲醇和二甲醚的三相床反应器原料气适应性强，反应物主要组分CO可在大范围内变化，反应温度可由床层快速传热和副产蒸汽量的大小来调节，床层仍可维持恒温在设定的较佳温度。

（4）操作的可塑性
由于气液固三相有优良的传热性能与合理的产汽配置，加之床层压降低，操作气速(或质量空速)可在较大范围内变化而反应器仍能正常稳定操作。

（5）节能的现实性
由于原料气转化率高，循环气量减少，热效率高。

因而，合成工序可节能25%～30%左右。

（6）联产的可行性
原则上可用各种合成气制甲醇与二甲醚，特别是可使煤的燃烧、发电、供汽和化工产品联产，大大提高煤的有效利用率与改善经济效益，并可较容易的做到对现有生产装置的技术改造与产品更换。

2 气液固三相床中甲醇合成
20世纪70年代，美国化学系统公司提出液相法甲醇合成的概念，开发了三相床甲醇合成工艺。

研究工作主要在实验室进行，包括液相介质选择、催化剂评价、合成气在液相介质中的溶解度以及合成气组成对过程的影响等。

80年代，美国能源部资助，由美国空气产品和化学品公司主持，在该公司的德克萨斯州拉波特（Laporte）联合企业建立了日产5 t甲醇的浆态床中试系统。

此后，便投入了大量的人力、物力、财力开展了操作运转、经济评价、概念设计等方面的工作，将此研究命名为LPMEOH。

1989年底，美国能源部宣布，历时约15年的三相床甲醇合成研究，所开发的技术被选为煤炭液化技术而立项。

美国能源部拨出9000万美元，支持伊斯曼公司的煤气化联合循环电厂建成日产260 t的三相床甲醇合成工业示范装置，并已于1997年2月在田纳西州金斯波特投入生产。

我校从1993年起开展三相床甲醇合成研究工作，“八五”期间开发了三相床甲醇合成催化剂，“九五”期间完成了工业热模试验。

研究成果申请了国家发明专利，形成自主知识产权。

2.1 研究内容与成果
我校在三相床甲醇合成方面的研究内容与成果如下：
（1）惰性液相热载体特性研究
经筛选，确定医用液体石蜡油为三相床甲醇合成的惰性液相热载体，对其进行了多项物性测试，包括：不同温度下的密度、粘度、表面张力、热容和导热系数。

通过对实验数据处理得到各上述物性与温度的关联式。

（2）高浓度CO三相床合成动力学研究和操作适应性研究
通过试验在三相床甲醇合成工业反应条件下，确定了高浓度CO条件下由西南化工研究院开发的C302催化剂甲醇合成本征动力学规律，得到了动力学方程。

用富CO合成气考察由西南化工研究院开发的C302催化剂及惰性液相介质在三相床甲醇合成过程中的适应性。

考察了温度、压力、质量空速对三相床甲醇合成过程的影响规律。

得到了适用于富CO合成气的宏观动力学模型。

通过上述试验，掌握了各种因素对三相床甲醇合成过程的
影响规律；获得了C302催化剂合成动力学方程；为液相介质的选用、合成条件的确定、三相床甲醇合成过程的数学模拟和工程分析，以及热模试验方案的确定，提供了依据。

（3）三相淤浆床反应器流体力学研究
试验采用与热模相同内径的反应器、气体分布器、床内换热元件、顶部分离器。

测定了物料流动情况，床层气含率和床层压降，测定了影响流体力学的主要因素；考察了气体分布器性能和反应器内换热元件对流体力学的影响等，获得了气含率和压降与气速、固含率、液体特性的关联式。

（4）三相鼓泡淤浆床数学模型的研究及工程分析
在理论分析和模型假定(气相平推流、液相部分返混)的基础上，建立了数学鼓泡淤浆床的数学模型。

该模型可计算床层不同截面处气相中各组分的浓度分布、固体颗粒的沉降速率，进行反应器的工艺设计。

模型解算过程中所需的动力学方程、物性参数采用前述研究结果。

利用数学模型对10～100 kt/a的工业规模三相床反应器进行设计计算。

（5）三相床甲醇合成工业热模试验
热模试验系统的初步设计由华东理工大学完成，确定反应器内径φ200 mm，总高9000 mm，辅助设备有原料气预热器、出口气体冷凝器、气液分离器、粗甲醇储槽、蒸汽汽包、补液泵等。

华东理工大学负责试验方案制定和具体试验工作，上海焦化公司甲醇车间与研究院参与热模试验工作，西南化工研究院提供催化剂。

投料：石蜡油100 L，C302催化剂（80~120目）40 kg。

开车：1999年11月29日下午4时起升温，进入还原规程，至12月3日下午4时还原结束，历时4 d，96 h，还原过程控制严格，情况良好。

还原结束后即切换成原料气，进入试验阶段。

根据焦化总厂冬季生产特点，只能提供净化气为试验气源。

其它条件为：温度220~250 ℃；压力2.5～3.1 MPa；入口流量160～350 Nm3/h(STP)，相应的空速为4000~9000 Nm3/t?h；入口气体组成CO 31%，H2 65%，CO2 3%，N2+CH4 1%。

试验从1999年12月3日下午4:00起，至2000年1月14日下午1:00结束，历时42 d，计1005 h。

产品甲醇经多次随机抽样分析，表明：CH3OH%>98，H2O%<2，杂质总含量<400×10-6，质量优良。

2.2 工艺流程与装备
2.2.1 工艺流程
三相床甲醇与气固循环法甲醇流程相同，但在不同的情况下，分别具有各自的特点。

（1）三相床甲醇合成反应器取代现用气固催化甲醇反应器，因单程转化率高，所以循环气体量小，循环功耗少，且甲醇合成塔入口气中CO含量高。

对比见表2（新鲜气相同，均为煤基合成气）。

表2 气固催化法与三相床合成法特点对比
循环气:新鲜气进塔气体CO(%) 进塔气体CO2(%) 出塔甲醇(%) 能耗(相对值)
气固催化法 (5～6):1 8～10 2～3 4～5 1
三相床合成法 (1～2):1 20～22 2.5～3.5 10～16 0.5～0.6
（2）三相床甲醇合成与发电、供电、供汽、供热相结合，形成多联供（图1）。

图1 三相床合成法“多联供”示意图
2.2.2 三相床反应器
三相淤浆床设计与操作的技术关键为：(1)反应器的合理直径与高度（静止层高、鼓泡层高、分离层高、总高）；(2)移走反应热的列管设计和水蒸气有效循环操作；(3)良好流化状态的保持；(4)气体分布器的设计与制作；(5)气液固的分离空间与分离措施；(6)反应器保持一定阻力不至堵塞；(7)触媒的装入与卸出；(8)液相溶剂的补充；(9)反应器与换热器材料的选用等。

3 三相床中二甲醚合成
三相床中合成气一步法制二甲醚工艺，可充分利用我国丰富的煤资源，是一条适合中国国情的技术路线。

3.1 研究内容与成果
三相床中合成气直接制二甲醚是在三相床甲醇合成工艺的基础上提出的，三相床中CO、CO2、H2和DME为气相，惰性溶剂为液相，悬浮于溶剂中的催化剂为固相，气体中的CO、CO2和H2经扩散到达悬浮的固体催化剂表面进行以下主要反应：
我校在三相床合成二甲醚开展的研究工作为：
（1）惰性液相热载体特性研究。

经筛选，确定选用液体石蜡油为三相床中合成气制二甲醚的惰性液相热载体。

（2）CO、CO2、H2合成二甲醚与甲醇的热力学分析。

对以煤为原料制得的合成气制二甲醚、甲醇的化学平衡进行了计算，得到碳转化率、二甲醚与甲醇的选择性。

（3）催化剂筛选。

通过筛选，采用我国自行开发的甲醇合成与甲醇脱水双功能混合催化剂，研究了两种催化剂的合适配比。

（4）三相床中合成气制二甲醚的工艺条件。

实验室研究催化剂特性、操作条件对反应性能的影响、反应动力学等在高压机械搅拌釜中进行。

在反应温度230~270 ℃、压力3~5 MPa、空速1000 mL/(g?h)的条件下，研究了温度、压力等对碳转化率、二甲醚与甲醇选择性的影响。

实验结果表明，在230~270 ℃、4~5 MPa的条件下，对于H2:CO:CO2为0.672:0.28:0.048的原料气，CO转化率75%~84%，二甲醚选择性
88%~94%。

（5）三相鼓泡淤浆床反应器流体力学研究。

三相鼓泡淤浆床反应器流体力学研究亦称冷模试验。

冷模装置建立在上海吴泾化工有限公司，反应器直径为Φ200 mm，高约5 m，反应器内装有换热元件。

在空气－石蜡油－催化剂的系统中，研究了表观气速、催化剂固含率、惰性介质、有无换热元件等条件下三相鼓泡淤浆床反应器的流体力学，得到气含率与上述因素之间的关系。

（6）三相床中CO、CO2与H2合成二甲醚的宏观动力学。

在搅拌反应釜中研究了合成气一步法制二甲醚的动力学，以CO加H2合成甲醇、CO2加H2合成甲醇与甲醇脱水三个反应为独立反应，得到幂函数型动力学方程，为反应器设计提供了动力学基础。

（7）建立三相鼓泡淤浆床反应器数学模型。

气相为平推流，液相、固相部分返混，建立三相鼓泡淤浆反应器的数学模型，模拟计算气相、液相中各组分的浓度分布、固体颗粒的沉降速率、床层温度、压力降等；进行了反应器的设计、放大、优化。

（8）编制了以煤为原料合成气一步法制二甲醚的工艺包。

编制了以煤为原料年产3万t合成气一步法三相床制二甲醚（新建装置或现有装置改造）的通用可行性研究报告与工艺包。

3.2 工艺流程与设备
煤基合成气一步法制二甲醚的工艺流程包括合成气制备（备煤、气化、热回收）、合成气净化（脱硫、硫回收）、二甲醚合成（合成、分离、精馏）三部分。

其中合成与精馏工序流程见图2。

图2 一步法制二甲醚合成与精馏工序流程
二甲醚合成采用浆态床反应器。

反应器中的液体介质具有良好的传热效果，反应基本等温。

对煤基合成气，可使用H2/CO在1/1～4/1的原料
气，有很强的原料气适应性。

反应器中有副产蒸汽的换热元件(换热管)，副产中压蒸汽。

反应器上部有气－液、气－固分离空间与分离装置，下部有气体分布装置。

三相浆态床反应器的设计要求很高，为专利技术。

3.3 应用前景与效益
（1）二甲醚有广阔的应用前景
二甲醚作为超洁净燃料在我国有广大市场，特别是没有天然气管网的中小城市和现代化的农村用户更为迫切，用量很大。

二甲醚作为潜在柴油发动机燃料有广大市场，其高效率、高热效率、低噪音、低排放，非常理想。

二甲醚作为气溶剂喷雾剂取代氟氯烃，已有了广大的市场，中国在此领域尚有发展空间。

二甲醚作为冰箱冷冻介质，取代氟氯烃，将有很大的应用量。

（2）浆态床二甲醚的经济效益见表3（以煤为原料，DME售价3000元/t，甲醇售价2000元/t计）。

表3 浆态床二甲醚的经济效益
A（旧厂改造） B（新厂）
规模 DME（万t/a） 3 10
甲醇（万t/a） 0.3 1.0
装置建设费，亿元约0.6（只计合成精馏）约4（全流程）
吨DME预计成本（元） 2400 2200
年销售额（亿元/a） 0.96 3.2
年成本（亿元/a） 0.72 2.2
装置折旧（按10年计）（亿元/a） 0.06 0.40
利税（未计副产甲醇）（亿元/a） 0.18 0.60
近代甲醇合成工艺与合成塔技术
李琼玖唐嗣荣顾子樵周述志赵沛华
（成都益盛环境科技工程公司成都 610012）
1 甲醇生产工艺技术进展与我国甲醇工业的地位
早期甲醇由木材或木质素干馏制得。

1923年德国BASF公司首次用CO+H２合成气在锌铬催化剂、高温高压下实现了甲醇合成工业化之后，甲醇生产便迅速发展，合成甲醇方法不断出现新的成就，最初采用锌铬催化剂，反应温度为360～400 ℃，压力20～30 MPa。

后来由于脱硫技术发展，铜系催化剂的开发成功与工业应用，因其活性高于锌系，
反应温度低（240～300 ℃），在较低压力（5 MPa）下可获得高的甲醇产率，铜系催化剂不仅活性好，而且选择性好，减少了副反应，改善了甲醇质量，降低了原料的消耗。

由于压力低，工艺设备的制造比高压法容易，投资少，能耗约降低1/4，成本亦较低，具有显著的优越性，成为合成甲醇的唯一方法，高压法已建有的生产厂都在改造成低压法。

随着甲醇工业规模大型化，单系列装置生产能力达日产2500 t。

甲醇是重要的有机化工原料，碳一化学的母体，广泛用于生产塑料、纤维、橡胶、染料、香料、医药和农药等，还是重要的有机溶剂，从甲醇出发生产的化工产品达数百种，又可形成各自的产品系列。

甲醇在发达国家其产量仅次于乙烯、丙烯和苯，居第四位。

甲醇用作汽车发动机燃料，所谓甲醇汽油，今后随着石油不断开采资源日渐减少，直至枯竭。

取而代替是甲醇燃料，它必然发展、壮大、兴旺起来，成为最大需求量，特别在我国少油多煤的资源下，甲醇用作汽车燃料将达亿吨/年以上，跃升化工产品的首位。

研究开发应用推广近代甲醇合成工艺与合成塔技术和建设大型化生产装置，成为我国甲醇工业大发展的必由之路。

2 工业化的甲醇合成塔
2.1 ICI合成塔
帝国化学(ICI)是最早采用低压甲醇工艺的公司，ICI公司的甲醇合成塔早期为单段轴向合成塔，目前工业上采用较多的是ICI冷激式合成塔，新近又推出冷管式合成塔和副产蒸汽合成塔。

2.1.1 ICI冷激式合成塔
ICI冷激式合成塔见图1。

该塔将反应床层分为若干绝热段，两段之间通入冷的原料气，使反应气体冷却，以使各段的温度维持在一定值。

这种塔的结构简单，塔体是空筒，塔内无催化剂筐，催化剂不分层，由惰性材料支撑，装卸方便，冷激气体喷管直接插入床层，并有特殊设计的冷却气体菱形分布器。

与Lurgi塔相比，其控制系统要求较高，各段床层的温度不同，此温度取决于各段的进口温度。

ICI冷激式塔床层阻力较大，压力降约为0.5～0.6 MPa，在大型塔的高径比限制在2/1；ICI曾将合成塔的单机日生产能力提高到3000 t。

图1 ICI冷激合成塔
Dry提出用拉西环状催化剂来代替上述床中的圆柱状催化剂，环状催化剂允许通过的气量为圆柱状催化剂的3倍，从而大大提高催化剂的负荷。

由于催化剂有效因子的增大，相应地提高了催化剂的活性。

但因采用拉西环状催化剂，床层空隙率从0.28提高到0.7，从而使床层体积提高到原来的2.4倍。

Dry分别对这种高空隙率冷激式合成塔和ICI冷激式合成塔的操作进行了模拟。

当催化剂直径为6 mm时，前者催化剂的负荷为
后者的2.5倍，而催化剂的用量仅为后者的40%。

结果表明，对一定的进料量，前者的甲醇生产仅比后者少6%～7%。

其原因是在高空隙率的冷激式合成塔中，气速的相对增大，使循环气中碳氧化物浓度升高，导致各段床层中反应推动力增大。

图2为这两种合成塔中各段床层合成甲醇反应速率的比较。

对直径为6 m的高空隙率冷激式甲醇合成塔，日生产能力为7600 t。

其缺点是：由于碳氧化物分压增大，甲醇的选择性降低；碳效率(进料的CO和CO2中的碳转化为甲醇中的碳的百分数，用它衡量放空损失)下降，仅为94.3%，而ICI冷激式合成塔为98.3%；催化剂的寿命为1～2年，仅为通常催化剂寿命（3～5年）的40%。

图2 甲醇合成反应速率比较
2.1.2 冷管式合成塔和副产蒸汽合成塔
ICI公司在1984年的AICHE国际会议上提出了两种新型合成塔，即冷管式合成塔和副产蒸汽合成塔。

冷管式合成塔见图3。

冷管式合成塔与单段内冷式逆流合成塔相似，但将换热器移出合成塔筒体之外，入塔气预热靠管间的催化剂层的反应热提供热量，温度的调节是通过旁路或调节合成塔下游进出塔气体换量来控制。

该塔不仅投资省，而且具有压差小，操作稳定的优点。

副产蒸汽合成塔见图4。

该塔也属于单段内冷式，但气体流动是径向横流，垂直于沸腾水冷却管。

该合成塔设计时应用了有限元分析法，分析塔内气体流动和温度的特性。

该塔管束附近温度剖面的有限元分析见图6。

该塔虽然也是管壳式，但与Lurgi塔有许多不同。

（1）ICI通过计算，比较了催化剂在管内、水在管外与催化剂在管外、水在管内两种方案，结果表明后者所需的管子表面积仅为前者的
6/7。

因此，ICI副产蒸汽合成塔的催化剂床层在管外；
（2）横向流动。

入塔气进入合成塔通过一垂直分布板后，横向流过催化剂床。

这样，既减少阻力降，又增加传热系数；图3 ICI冷管合成塔图4 ICI副产蒸汽合成塔
（3）列管不对称排列。

根据入塔气在催化剂床层反应速度的变化，考虑设置列管的疏密程度，使反应速度沿最大速度曲线进行；
（4）列管浮头式结构。

该合成塔采用带膨胀圈的浮头式结构，解决了列管的热膨胀问题。

ICI认为，在以天然气为原料的流程中，采用这种合成塔的优点不明显，只有在以煤为原料的流程中副产蒸汽合成塔才能发挥其优点。

ICI开发的LCM甲醇新工艺，使生产甲醇的原料总消耗降到29 GJ/t以下。

LCM将先进的低压甲醇合成工艺与LCA的两段转化造气工艺结合起来，砍掉了传统的一段转化炉和热回收系统，改成结构紧凑的换热式转
化炉，二段转化用氧气；甲醇合成采用活性更高的51-3催化剂；甲醇合成塔即采用副产蒸汽合成塔或冷管合成塔。

2.2 Lurgi列管等温合成塔 图5 ICI副产蒸汽合成塔管束附近温度剖面的有限元分析
Lurgi与ICI是最早采用低压法合成甲醇的。

20世纪70年代初，Lurgi GmbH公司首先使用了列管式甲醇合成塔，合成塔形似列管式换热器（图6）。

在塔中，列管内装填催化剂，管间为沸腾水。

原料气与反应后的气体换热到230 ℃左右进入合成塔，反应放出的热量经管壁传给管间的沸腾水，产生4 MPa的蒸汽，蒸汽用于甲醇装置。

合成塔全系统的温度条件用蒸汽压来控制，从而保证催化剂层呈大致等温的曲线（见图7）。

Lurgi公司列管合成塔在使用含高铜的高活性催化剂时，可得到较高的单程转化率。

列管合成塔的最大生产能力为1500 t/d，而催化剂层中的压差为0.5～0.6 MPa。

图6 Lurgi法合成甲醇流程图7 Lurgi列管合成塔床层温度分析图8 Casale轴轻向合成塔
Lurgi列管塔的优点是：单位体积催化剂床层的传热面积较大（可达30 m2/cm3床层)，管内中心线与沸腾水之间的最大温差可达10～12 ℃，床层温差变化小，操作平稳；可通过蒸汽压力的调节，简便地控制床层温度，使催化剂寿命延长；热能利用合理，每吨甲醇副产4 MPa蒸汽最高达1.4 t，该蒸汽用于驱动离心式压缩机，用背压低压蒸汽作蒸馏热源，吨甲醇热量比轴向合成塔工艺多回收1.8 GJ，Lurgi工艺反应温和、副反应少，时空收率高达0.72 t/m3?h（传统ICI法仅为0.234 t/m3?h）；单程转化率高，合成塔出口的甲醇含量达7%，因此循环气量减少，这样降低了循环回路中管件、阀门的费用和循环压缩机的能耗；Lurgi列管塔开车方便，只要将4 MPa蒸汽通过合成塔壳程，即可加热管内的催化剂，达到起始活性的温度，便可通气生产。

其缺点是设备结构复杂，制作较困难，对材料及制造要求较高，设备费用大。

Lurgi与ICI甲醇合成工艺各有千秋，一般认为ICI较适合于大型或超大型装置，Lurgi较适合于1500 t/d单系列的装置。

Lurgi后来提高了合成甲醇的压力，现在合成压力为7～10 MPa，CO转化率99%，CO2转化率70%～90%，视合成气的成分而定。

Lurgi烃类原料联合转化法甲醇工艺流程：脱硫后的天然气与蒸汽混合，送入管式炉进行转化。

转化条件为：出口温度降到～780 ℃，压力升到3.7 MPa，管式炉的天然气加料量以满足生产化学计量比为2.05:1的合成气为准。

根据天然气的成分不同，只有22%～25%的烃类在管式炉中转化。

管式炉出来的高甲烷含量（～2%）的转化气与经旁路送来的天然气一同进入自热式转化炉，并通入氧气。

转化炉出口气体温度保持
在950 ℃，回收的热量产生高压蒸汽供汽轮机用。

制得的合成气压缩到7～10 MPa后，加热并与循环气一起进入列管合成塔，于240～270 ℃进行合成。

联合法合成甲醇的主要优点是天然气消耗低（低20%）；管式蒸汽转化炉结构紧凑，其外形尺寸仅为传统法转化炉尺寸的22%～25%；虽增加1台自热式转化炉，但仍可节约投资和能源；压缩机能耗降低50%（因入口压力较高，可用一级压缩机）；与传统法甲醇相比，新法所增加的空气和氧气压缩机对总能耗还可降低。

在生产能力为2000 t/d甲醇装置用联合法的天然气消耗量可降低8～10%。

采用Lurgi公司联合法的第一套装置于1979年初在美国得克萨斯州的Tenneco化学公司投入运转，生产能力为2000 t/d甲醇装置于1986年初在马来西亚投入运转。

在这段时间内建设了21套生产能力为150～2500 t/d 的联合法甲醇装置。

2.3 Casale轴径向混合流合成塔
Davy Mekee公司对ICI冷激式绝热合成塔、Lurgi列管等温合成塔和三相流动床合成塔进行分析：
ICI冷激式绝热合成塔，床层阻力降大，大装置合成塔高径比应控制在2:1左右。

增加高压容器的直径和壁厚，制造费用高，造成运输困难。

Lurgi合成塔由于列管长度受到限制，放大生产只有增加管数，使合成塔的直径增大，给设计和制造带来很大困难。

管子和管板材料必须选择得当，以避免热应力。

在操作状态下，必须保证壳程沸腾水的存在。

流动床合成不仅需要消耗动力，而且需要耐磨损的催化剂，要清除进入循环压缩机气体中的催化剂小颗粒也很困难。

从机械设计合成塔壁并不减少，还产生一系列复杂问题，如：催化剂上下栅板、原料气分布集气管、催化剂从旋风分离器再循环时与闸板阀连接的沉浸支管等的设计和制造问题。

因此，Casale开发了2500 t/d以上的轴径向甲醇合成塔，合成塔见图8，轴径向混合流动情况见图9，Casale合成甲醇系统见图10。

图9 Casale轴径向合成塔混合流动情况
轴径向塔的主要结构特点是，环形的催化剂床顶端不封闭，侧壁不开孔，造成催化剂床上部气流的轴向流动；床层主要部分气流为径向流动；催化剂筐的外壁开有不同分布的孔，以保证气流分布；各段床层底部封闭，反应后气体经中心管流入合成塔外的换热器，回收热量。

由于不采用直接冷激，而采用塔外热交换，各床层段出口甲醇浓度较高，所需的床层段数较少。

在径向合成塔中，床层顶端的密封问题比较复杂，况且甲醇合成催化剂从氧化态到活性态的还原过程中要收缩，故需校正。